JP7222294B2 - 定着部材、定着方法、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
少なくとも、基材上に弾性層及び離型層を有し、
前記離型層が、少なくともトリメチロールプロパントリメタクリレートとパーフルオロポリエーテルポリウレタン(メタ)アクリレートを含有する塗布液が硬化した層であり、
ワックスとしてドコサン酸ドコシル又は固形パラフィンの100℃溶融液を用いて前記離型層表面に対する静的接触角及び滑落角を測定したとき、静的接触角が70°以上であり、かつ滑落角が45°未満である
ことを特徴とする定着部材。
前記定着部材に、第1項に記載の定着部材を用いることを特徴とする定着方法。
前記定着部材が、第1項に記載の定着部材であることを特徴とする画像形成装置。
前記定着部材に、第1項に記載の定着部材を用いることを特徴とする画像形成方法。
図1は、本発明の定着部材の構成と、離型層上に付与したワックス溶融液の静的接触角と滑落角を説明するための模式図である。
図1の(a)は、定着部材1の離型層4表面上にワックス溶融液5を着弾させた状態での静的接触角を示す模式図である。
本発明の定着部材では、離型層表面に対するワックス溶融液の100℃における滑落角が45°未満であることを一つの特徴とする。
本発明の定着部材1は、図1の(a)で示すように、少なくも基材2上に弾性層3及び離型層4を有していることを特徴とする。
定着部材を構成する基材2は、例えば、耐熱性を有する樹脂(耐熱性樹脂)で構成される。本発明でいう「耐熱性」とは、電子写真方式の画像形成で、トナー画像の記録媒体への定着に上記定着部材を用いる際の温度、例えば、150~220℃の温度範囲において、変形することなく、十分に安定して所期の物性を発現することを意味する。
本発明に係る定着部材を構成する弾性層3は、定着ニップ部における定着部材の表面と、未定着のトナー画像を担持する記録媒体との接触性の向上に寄与する弾性を有する層であり、例えば、弾性材料で構成される。
本発明の定着部材の最表層を構成する離型層は、フッ素系化合物を硬化した層であることを特徴とし、好ましくは、離型層が、フッ素系化合物として、ビニル基を有するパーフルオロポリエーテル化合物を光硬化した層であること、更には、パーフルオロポリエーテル化合物が有するビニル基が、アクリロイル基又はメタアクリロイル基であることがより好ましい形態である。
本発明に係る離型層では、フッ素系化合物を硬化した層がビニル基を有するパーフルオロポリエーテル化合物を光硬化した層であることが好ましい。
下記式P-S1で表される、両末端にヒドロキシ基を有するパーフルオロポリエーテル化合物Fluorolink E10H (ソルベイスペシャルティポリマーズ社製:平均分子量1700)17質量部、トリエチルアミン3質量部、ジイソプロピルエーテル10質量部、及び、重合禁止剤p-メトキシフェノール0.006質量部、を混合し、空気気流下にて攪拌を開始する。混合液の温度を10℃に保ちながらメタクリル酸クロライド3.1質量部を2時間かけて滴下する。滴下終了後、得られた混合液を10℃に維持ながら1時間攪拌し、次いで当該反応液を30℃まで昇温し、30℃で1時間攪拌し、さらに50℃まで昇温し、50℃で10時間攪拌することにより反応を行う。次いで、得られた反応液にジイソプロピルエーテル72質量部を追加し、ジイソプロピルエーテル相の水洗を3回行う。次いで、ジイソプロピルエーテル相を硫酸マグネシウムで脱水し、溶媒を留去する。こうして、ビニル基としてメタクリロイル基(M)を有するPFPEであるP-2Mが得られる(収量17.1質量部)。
下記式P-S3で表される、両末端にヒドロキシ基を有するパーフルオロポリエーテル化合物Fomblin Z-tet-raol (ソルベイスペシャルティポリマーズ社製)20質量部、重合禁止剤p-メトキシフェノール0.01質量部、ウレタン化触媒ジブチルスズジラウレート0.01質量部、及び、メチルエチルケトン20質量部、を混合し、空気気流下で攪拌し、混合液を80℃に加熱する。次いで、2-(アクリロイルオキシ)エチルイソシアナート5.7質量部を、発熱に注意しながら分割して上記混合液に添加する。次いで、当該混合液を80℃で10時間攪拌することにより反応を行う。IRスペクトル測定でイソシアネート基由来の2360cm-1付近の吸収ピークの消失を確認した後に上記混合液から溶媒を留去する。こうして、ビニル基としてアクリロイル基(A)を有するPFPEであるP-6Aを得る(収量 25.6質量部)。
本発明の定着部材を構成する離型層においては、フッ素系化合物として、ビニル基を有するパーフルオロポリエーテル化合物を用い、光硬化により硬化して形成することが好ましい。PFPE樹脂の光硬化には、重合開始剤を用いる。重合開始剤としては、光などの活性エネルギー線によって硬化型組成物を重合させることができるものであれば特に限定されずに用いることができる。
また、離型層には、離型層の強度及び靱性の改善の観点から、本発明に係るPFPEの以外にその他の反応性基含有モノマーを加えてもよい。その他の反応性基含有モノマーは、PEPEと重合反応することができるビニル基を有するものであれば、特に限定されない。
本発明の定着部材は、少なくともワックスを含有するトナー画像の定着に用いることを特徴とする。
以下、トナーに適用するワックスの詳細について説明する。
本発明の定着方法は、電子写真方式で形成された未定着のワックスを含有するトナー画像を、それを担持する記録媒体に、定着部材を介して加熱加圧して定着させる定着方法で前記定着部材に、本発明の定着部材を用いることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、未定着のトナー画像を担持する記録媒体に、定着部材を介してワックスを含有するトナー画像を加熱加圧により定着させる定着装置を具備した電子写真方式の画像形成装置であって、定着部材として本発明の定着部材を具備していることを特徴とする。
〔定着ベルト1の製造〕
内径99mm、長さ360mm、厚み70μmのポリイミド樹脂からなるベルト状基材の内側に、外径99mmのステンレス製の円筒状の芯金を密着させた。次いで、ベルト基材の外側に円筒金型を被せ、このようにして芯金と円筒金型を同軸で保持するとともに、両者の間にキャビティ(間隙)を形成した。次いで、キャビティ内にシリコーンゴム材料Aを注入し、加熱硬化して、厚さ200μmのシリコーンゴムAによる弾性層を形成して、基材/弾性層から構成されるベルト状の積層体を得た。なお、シリコーンゴム材料Aは、側鎖にビニル基を有するジメチルポリシロキサン100質量部と、シリカ15質量部とを混合したシリコーンゴム前駆体組成物(ゴム硬度30)である。
SR350(トリメチロールプロパントリメタクリレート、サートマー社製)6質量部
AD1700(Fluorolink AD1700、PFPE ポリウレタンアクリレート、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製) 3質量部
MD700(Fluorolink MD700、PFPE ポリウレタンメタクリレート、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製) 12質量部
MT-70(Fomblin MT70、メタクリロイル基含有フルオロポリエーテル、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製) 9質量部
光ラジカル開始剤IRGCURE-184(BASFジャパン社製) 1質量部
2-ブタノン 70質量部
*1)PFPE:パーフルオロポリエーテル
上記定着ベルト1の製造において、離型層の形成に下記離型層形成用塗布液2を用いた以外は同様にして、定着ベルト2を製造した。
SR350(トリメチロールプロパントリメタクリレート、サートマー社製)
30質量部
MD700(Fluorolink MD700、PFPE ポリウレタンメタクリレート、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製) 10質量部
光ラジカル開始剤IRGCURE-184(BASFジャパン社製) 1質量部
2-ブタノン 60質量部
上記定着ベルト1の製造において、離型層の形成に下記離型層形成用塗布液3を用いた以外は同様にして、定着ベルト3を製造した。
上記定着ベルト1の製造において、離型層の形成に下記離型層形成用塗布液4を用いた以外は同様にして、定着ベルト4を製造した。
SR350(トリメチロールプロパントリメタクリレート、サートマー社製)4質量部
MD700(Fluorolink MD700、PFPE ポリウレタンメタクリレート、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製) 36質量部
光ラジカル開始剤IRGCURE-184(BASFジャパン社製) 1質量部
2-ブタノン 60質量部
上記定着ベルト1の製造において、離型層の形成に下記離型層形成用塗布液5を用いた以外は同様にして、定着ベルト5を製造した。
S10(Fluorolink S10、PFPE ソルベイスペシャルティポリマーズ社製) 10質量部
KR251(シリコーンコーティング剤 信越化学工業社製) 30質量部
2-ブタノン 60質量部
なお、定借ベルト5における離型層の硬化条件は、30℃、80%RHの環境下で1時間放置した後、150℃で1時間の熱処理を施して硬化した。
〔静的接触角及び滑落角の測定〕
検体であるワックス溶融液としては、定着ベルト1、3、5の評価では、エステルワックスの一例として、ドコサン酸ドコシルを用い、定着ベルト2及び4の評価では、炭化水素ワックスの一例として、固形パラフィンを用いた。
協和界面化学株式会社製のヒーター式恒温槽を具備した自動接触角計を用い、上記各ワックスの溶融液滴5μLを、各定着ベルトの最表層を構成する離型層上に滴下し、静的接触角θを測定した。
上記静的接触角の測定と同様の構成で、溶融ワックス液を充填したシリンジ及び加熱台に固定した定着部材シートの表面温度を、100℃±5℃となるように調整し、定着部材シートの離型層上に溶融ワックスを5μL滴下したのち、直ちに、定着部材シートを保持しているステージを45度の角度で傾斜させ、離型層上に着弾させた溶融ワックス液滴の滑落の有無を目視判定した。滑落が生じた場合を「<45°」、滑落を起こさなかった場合を、「>45°」とした。ここでいう滑落が生じたとは、ステージの傾斜角αが45°のとき、下方へ溶融ワックス液滴を引く力が、ステージ上に溶融ワックス液滴をとどめる力より上回ることにより、留まっていた溶融ワックス液が下方に滑り出すことをいう。
上記作製した各定着ベルトを、ワックス含有トナーを用いるフルカラー複写機「bizhub PRESS C1070」(コニカミノルタ株式会社製)内の定着装置に装着した画像形成装置を用い、下記の方法に従って分離性の評価を行った。
○:先端余白2mm以下で上記ベタ画像の巻き付きなく薄紙の通紙が可能である
△:先端余白2mm超、4mm以下で上記ベタ画像の巻き付きなく薄紙の通紙が可能であり、実用上問題ない
×:先端余白4mm超で上記ベタ画像の巻き付きなく薄紙の通紙が可能であるが、実用上問題あり
2 基材
3 弾性層
4 離型層
5 溶融ワックス液滴
10 画像形成装置
20 自動原稿搬送部
30 スキャナー部
40 画像形成部
41 感光体ドラム
42 帯電装置
43 露光装置
44 現像装置
45 一次転写ローラー
46 二次転写ローラー
47、48 クリーニング装置
D 用紙
T 中間転写ベルト
F 定着装置
F1 加熱搬送ローラー(搬送ローラー)
F2 定着ローラー(第1ローラー)
F3 加熱ローラー(第2ローラー、加熱部)
F4 定着ベルト
50 給紙部
100 制御部(領域設定部、移動量設定部、ローラー制御部)
Claims (4)
- 少なくともワックスを含有するトナー画像の定着に用いる定着部材であって、
少なくとも、基材上に弾性層及び離型層を有し、
前記離型層が、少なくともトリメチロールプロパントリメタクリレートとパーフルオロポリエーテルポリウレタン(メタ)アクリレートを含有する塗布液が硬化した層であり、
ワックスとしてドコサン酸ドコシル又は固形パラフィンの100℃溶融液を用いて前記離型層表面に対する静的接触角及び滑落角を測定したとき、静的接触角が70°以上であり、かつ滑落角が45°未満である
ことを特徴とする定着部材。 - 電子写真方式で形成された未定着のワックスを含有するトナー画像を、それを担持する記録媒体に、定着部材を介して加熱加圧して定着させる定着方法であって、
前記定着部材に、請求項1に記載の定着部材を用いることを特徴とする定着方法。 - 未定着のトナー画像を担持する記録媒体に、定着部材を介してワックスを含有するトナー画像を加熱加圧により定着させる定着装置を具備した電子写真方式の画像形成装置であって、
前記定着部材が、請求項1に記載の定着部材であることを特徴とする画像形成装置。 - 電子写真方式で形成された未定着のワックスを含有するトナー画像を、それを担持する記録媒体に、定着部材を介して加熱加圧して定着させる定着工程を有する画像形成方法であって、
前記定着部材に、請求項1に記載の定着部材を用いることを特徴とする画像形成方法。
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